Spring Security 解析(六) —— 基於JWT的單點登錄(SSO)開發及原理解析

時間  2019-11-08
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Spring Security 解析(六) —— 基於JWT的單點登錄(SSO)開發及原理解析

  在學習Spring Cloud 時，遇到了受權服務oauth 相關內容時，老是隻知其一;不知其二，所以決定先把Spring Security 、Spring Security Oauth2 等權限、認證相關的內容、原理及設計學習並整理一遍。本系列文章就是在學習的過程當中增強印象和理解所撰寫的，若有侵權請告知。html

項目環境:java

  • JDK1.8
  • Spring boot 2.x
  • Spring Security 5.x

  單點登陸（Single Sign On），簡稱爲SSO，是目前比較流行的企業業務整合的解決方案之一。 SSO的定義是在多個應用系統中，用戶只須要登陸一次就能夠訪問全部相互信任的應用系統。 單點登錄本質上也是OAuth2的使用，因此其開發依賴於受權認證服務，若是不清楚的能夠看個人上一篇文章。git

1、 單點登錄 Demo開發

  從單點登錄的定義上來看就知道咱們須要新建個應用程序，我把它命名爲 security-sso-client。接下的開發就在這個應用程序上了。github

1、Maven 依賴

  主要依賴 spring-boot-starter-security、spring-security-oauth2-autoconfigure、spring-security-oauth2 這3個。其中 spring-security-oauth2-autoconfigure 是Spring Boot 2.X 纔有的。redis

<dependency>
          <groupId>org.springframework.boot</groupId>
          <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
      </dependency>
      <dependency>
          <groupId>org.springframework.boot</groupId>
          <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
      </dependency>
      <!--@EnableOAuth2Sso 引入，Spring Boot 2.x 將這個註解移到該依賴包-->
      <dependency>
          <groupId>org.springframework.security.oauth.boot</groupId>
          <artifactId>spring-security-oauth2-autoconfigure</artifactId>
          <exclusions>
              <exclusion>
                  <groupId>org.springframework.security.oauth</groupId>
                  <artifactId>spring-security-oauth2</artifactId>
              </exclusion>
          </exclusions>
          <version>2.1.7.RELEASE</version>
      </dependency>
      <!-- 不是starter,手動配置 -->
      <dependency>
          <groupId>org.springframework.security.oauth</groupId>
          <artifactId>spring-security-oauth2</artifactId>
          <!--請注意下 spring-authorization-oauth2 的版本 務必高於 2.3.2.RELEASE，這是官方的一個bug:
          java.lang.NoSuchMethodError: org.springframework.data.redis.connection.RedisConnection.set([B[B)V
          要求必須大於2.3.5 版本，官方解釋：https://github.com/BUG9/spring-security/network/alert/pom.xml/org.springframework.security.oauth:spring-security-oauth2/open
          -->
          <version>2.3.5.RELEASE</version>
      </dependency>
複製代碼

2、單點配置 @EnableOAuth2Sso

  單點的基礎配置引入是依賴 @EnableOAuth2Sso 實現的，在Spring Boot 2.x 及以上版本 的 @EnableOAuth2Sso 是在 spring-security-oauth2-autoconfigure 依賴裏的。我這裏簡單配置了一下：spring

@Configuration
@EnableOAuth2Sso
public class ClientSecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {

  @Override
  public void configure(HttpSecurity http) throws Exception {
      http.authorizeRequests()
              .antMatchers("/","/error","/login").permitAll()
              .anyRequest().authenticated()
              .and()
              .csrf().disable();
  }
}
複製代碼

   由於單點期間可能存在某些問題，會重定向到 /error ，因此咱們把 /error 設置成無權限訪問。瀏覽器

3、測試接口及頁面

測試接口
@RestController
@Slf4j
public class TestController {

    @GetMapping("/client/{clientId}")
    public String getClient(@PathVariable String clientId) {
        return clientId;
    }

}
複製代碼
測試頁面
<!DOCTYPE html>
  <html lang="en">
  <head>
      <meta charset="UTF-8">
      <title>OSS-client</title>
  </head>
  <body>
  <h1>OSS-client</h1>
  <a href="http://localhost:8091/client/1">跳轉到OSS-client-1</a>
  <a href="http://localhost:8092/client/2">跳轉到OSS-client-2</a>
  </body>
  </html>
複製代碼

4、單點配置文件配置受權信息

   因爲咱們要測試多應用間的單點，因此咱們至少須要2個單點客戶端，我這邊經過Spring Boot 的多環境配置實現。bash

application.yml 配置

   咱們都知道單點實現本質就是Oauth2的受權碼模式，因此咱們須要配置訪問受權服務器的地址信息，包括 ：服務器

  • security.oauth2.client.user-authorization-uri = /oauth/authorize 請求認證的地址，即獲取code 碼
  • security.oauth2.client.access-token-uri = /oauth/token 請求令牌的地址
  • security.oauth2.resource.jwt.key-uri = /oauth/token_key 解析jwt令牌所須要密鑰的地址,服務啓動時會調用 受權服務該接口獲取jwt key，因此務必保證受權服務正常
  • security.oauth2.client.client-id = client1 clientId 信息
  • security.oauth2.client.client-secret = 123456 clientSecret 信息

其中有幾個配置須要簡單解釋下：微信

  • security.oauth2.sso.login-path=/login OAuth2受權服務器觸發重定向到客戶端的路徑 ，默認爲 /login,這個路徑要與受權服務器的回調地址（域名）後的路徑一致
  • server.servlet.session.cookie.name = OAUTH2CLIENTSESSION 解決單機開發存在的問題，若是是非單機開發可忽略其配置
auth-server: http://localhost:9090 # authorization服務地址


security:
  oauth2:
    client:
      user-authorization-uri: ${auth-server}/oauth/authorize #請求認證的地址
      access-token-uri: ${auth-server}/oauth/token #請求令牌的地址
    resource:
      jwt:
        key-uri: ${auth-server}/oauth/token_key #解析jwt令牌所須要密鑰的地址,服務啓動時會調用 受權服務該接口獲取jwt key，因此務必保證受權服務正常
    sso:
      login-path: /login #指向登陸頁面的路徑，即OAuth2受權服務器觸發重定向到客戶端的路徑 ，默認爲 /login

server:
  servlet:
    session:
      cookie:
        name: OAUTH2CLIENTSESSION  # 解決 Possible CSRF detected - state parameter was required but no state could be found 問題
spring:
  profiles:
    active: client1
    
複製代碼

application-client1.yml 配置

   application-client2 和 application-client1是同樣的，只是端口號和client信息不同而已，這裏就再也不重複貼出了。

server:
port: 8091

security:
oauth2:
  client:
    client-id: client1
    client-secret: 123456
  
複製代碼

5、單點測試

   效果以下：

https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/9/17/16d3d5468781d4f8?w=480&h=242&f=gif&s=114834

  從效果圖中咱們能夠發現，當咱們第一次訪問client2 的接口時，跳轉到了受權服務的登錄界面，完成登錄後成功跳轉回到了client2 的測試接口，而且展現了接口返回值。此時咱們訪問client1 的 測試接口時直接返回（表面現象）了接口返回值。這就是單點登錄的效果，好奇心強的同窗必定會在內心問道：它是如何實現的？ 那麼接下來咱們就來揭開其面紗。

2、 單點登錄原理解析

1、@EnableOAuth2Sso

   咱們都知道 @EnableOAuth2Sso 是實現單點登錄的最核心配置註解，那麼咱們來看下 @EnableOAuth2Sso 的源碼：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@EnableOAuth2Client
@EnableConfigurationProperties(OAuth2SsoProperties.class)
@Import({ OAuth2SsoDefaultConfiguration.class, OAuth2SsoCustomConfiguration.class,
  	ResourceServerTokenServicesConfiguration.class })
public @interface EnableOAuth2Sso {

}
複製代碼

   其中咱們關注4個配置文件的引用： ResourceServerTokenServicesConfiguration 、OAuth2SsoDefaultConfiguration 、 OAuth2SsoProperties 和 @EnableOAuth2Client：

  • OAuth2SsoDefaultConfiguration 單點登錄的核心配置，內部建立了 SsoSecurityConfigurer 對象， SsoSecurityConfigurer 內部 主要是配置 OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter 這個單點登錄核心過濾器之一。

  • ResourceServerTokenServicesConfiguration 內部讀取了咱們在 yml 中配置的信息

  • OAuth2SsoProperties 配置了回調地址url ，這個就是 security.oauth2.sso.login-path=/login 匹配的

  • @EnableOAuth2Client 標明單點客戶端，其內部 主要 配置了 OAuth2ClientContextFilter 這個單點登錄核心過濾器之一

2、 OAuth2ClientContextFilter

   OAuth2ClientContextFilter 過濾器相似於 ExceptionTranslationFilter , 它自己沒有作任何過濾處理，只要當 chain.doFilter() 出現異常後 作出一個重定向處理。 但別小看這個重定向處理，它但是實現單點登錄的第一步，還記得第一次單點時會跳轉到受權服務器的登錄頁面麼？而這個功能就是 OAuth2ClientContextFilter 實現的。咱們來看下其源碼：

public void doFilter(ServletRequest servletRequest,
			ServletResponse servletResponse, FilterChain chain)
			throws IOException, ServletException {
		HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) servletRequest;
		HttpServletResponse response = (HttpServletResponse) servletResponse;
		request.setAttribute(CURRENT_URI, calculateCurrentUri(request)); // 一、記錄當前地址(currentUri)到HttpServletRequest

		try {
			chain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
		} catch (IOException ex) {
			throw ex;
		} catch (Exception ex) {
			// Try to extract a SpringSecurityException from the stacktrace
			Throwable[] causeChain = throwableAnalyzer.determineCauseChain(ex);
			UserRedirectRequiredException redirect = (UserRedirectRequiredException) throwableAnalyzer
					.getFirstThrowableOfType(
							UserRedirectRequiredException.class, causeChain);  
			if (redirect != null) {  // 二、判斷當前異常 UserRedirectRequiredException 對象 是否爲空
				redirectUser(redirect, request, response); // 三、重定向訪問 受權服務 /oauth/authorize 
			} else {
				if (ex instanceof ServletException) {
					throw (ServletException) ex;
				}
				if (ex instanceof RuntimeException) {
					throw (RuntimeException) ex;
				}
				throw new NestedServletException("Unhandled exception", ex);
			}
		}
	}
複製代碼

   Debug看下：

微信圖片_20190916173425.png

  整個 filter 分三步：

  • 一、記錄當前地址(currentUri)到HttpServletRequest
  • 二、判斷當前異常 UserRedirectRequiredException 對象 是否爲空
  • 三、重定向訪問 受權服務 /oauth/authorize

3、 OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter

   OAuth2ClientContextFilter 過濾器 其要完成的工做就是 經過獲取到的code碼調用 受權服務 /oauth/token 接口獲取 token 信息，並將獲取到的token 信息解析成 OAuth2Authentication 認證對象。起源以下：

@Override
	public Authentication attemptAuthentication(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
			throws AuthenticationException, IOException, ServletException {

		OAuth2AccessToken accessToken;
		try {
			accessToken = restTemplate.getAccessToken(); //一、  調用受權服務獲取token 
		} catch (OAuth2Exception e) {
			BadCredentialsException bad = new BadCredentialsException("Could not obtain access token", e);
			publish(new OAuth2AuthenticationFailureEvent(bad));
			throw bad;			
		}
		try {
			OAuth2Authentication result = tokenServices.loadAuthentication(accessToken.getValue()); // 二、  解析token信息爲 OAuth2Authentication 認證對象並返回
			if (authenticationDetailsSource!=null) {
				request.setAttribute(OAuth2AuthenticationDetails.ACCESS_TOKEN_VALUE, accessToken.getValue());
				request.setAttribute(OAuth2AuthenticationDetails.ACCESS_TOKEN_TYPE, accessToken.getTokenType());
				result.setDetails(authenticationDetailsSource.buildDetails(request));
			}
			publish(new AuthenticationSuccessEvent(result));
			return result;
		}
		catch (InvalidTokenException e) {
			BadCredentialsException bad = new BadCredentialsException("Could not obtain user details from token", e);
			publish(new OAuth2AuthenticationFailureEvent(bad));
			throw bad;			
		}

	}
複製代碼

   整個 filter 2點功能：

  • restTemplate.getAccessToken(); //一、 調用受權服務獲取token
  • tokenServices.loadAuthentication(accessToken.getValue()); // 二、 解析token信息爲 OAuth2Authentication 認證對象並返回

  完成上面步驟後就是一個正常的security受權認證過程，這裏就再也不講述，有不清楚的同窗能夠看下我寫的相關文章。

4、 AuthorizationCodeAccessTokenProvider

   在講述 OAuth2ClientContextFilter 時有一點沒講，那就是 UserRedirectRequiredException 是 誰拋出來的。 在講述 OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter 也有一點沒講到，那就是它是如何判斷出 當前 /login 是屬於 須要獲取code碼的步驟仍是去獲取 token 的步驟（ 固然是判斷/login 是否帶有code 參數，這裏主要講明是誰來判斷的）。 這2個點都設計到了 AuthorizationCodeAccessTokenProvider 這個類。這個類是什麼時候被調用的？ 其實 OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter 隱藏在 restTemplate.getAccessToken(); 這個方法內部 調用的 accessTokenProvider.obtainAccessToken() 這裏。 咱們來看下OAuth2ClientAuthenticationProcessingFilter 的 obtainAccessToken() 方法內部源碼：

public OAuth2AccessToken obtainAccessToken(OAuth2ProtectedResourceDetails details, AccessTokenRequest request)
			throws UserRedirectRequiredException, UserApprovalRequiredException, AccessDeniedException,
			OAuth2AccessDeniedException {

		AuthorizationCodeResourceDetails resource = (AuthorizationCodeResourceDetails) details;

		if (request.getAuthorizationCode() == null) {  //一、 判斷當前參數是否包含code碼 
			if (request.getStateKey() == null) {
				throw getRedirectForAuthorization(resource, request); //二、 不包含則拋出 UserRedirectRequiredException 異常
			}
			obtainAuthorizationCode(resource, request);
		}
		return retrieveToken(request, resource, getParametersForTokenRequest(resource, request),
				getHeadersForTokenRequest(request)); // 3 、 包含則調用獲取token 

	}
複製代碼

整個方法內部分3步：

  • 一、 判斷當前參數是否包含code碼
  • 二、 不包含則拋出 UserRedirectRequiredException 異常
  • 三、 包含繼續獲取token

   最後可能有同窗會問，爲何第一個客戶端單點要跳轉到受權服務登錄頁面去登錄， 而當問第二個客戶端卻沒有，其實 2次 客戶端單點的流程都是同樣的，都是受權碼模式，但爲何客戶端2 卻不須要登錄呢？ 實際上是由於Cookies/Session的緣由，由於咱們訪問同2個客戶端基本上都是在同一個瀏覽器中進行的。 不信的同窗能夠試試2個瀏覽器分別訪問2個單點客戶端。

3、 我的總結

  單點登錄本質上就是受權碼模式，因此理解起來仍是很容易的，若是非要給個流程圖，仍是那張受權碼流程圖：

https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/9/16/16d39ae2361d9d48?w=948&h=468&f=jpeg&s=172612

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